超音速等离子喷涂制备陶瓷涂层的研究进展

超音速等离子喷涂技术由于具有高温、高速的独特优点,且制备的陶瓷涂层结合强度和致密度高,孔隙率低,具有优良的耐磨损、耐腐蚀、抗氧化和热冲击性能,已成为一些发达国家竞相研究的热点.本文介绍了常用的陶瓷涂层材料,综述了超音速等离子喷涂技术及其制备陶瓷涂层的工艺特点,并对超音速等离子喷涂制备高性能陶瓷涂层的发展趋势进行了展望.     

不同电流下超音速等离子喷涂钼-钨复合涂层的性能

将Mo粉和W粉按质量比4:1混合后用超音速等离子喷涂系统在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W复合涂层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机考察了不同喷涂电流下所制涂层的微观形貌、成分、物相、显微硬度及耐磨性。结果表明,喷涂电流对Mo-W复合涂层影响显著,喷涂电流为350 A时所制涂层的各项性能最好。电流过大或过小均会导致涂层疏松,孔隙增大。Mo-W复合涂层显著提高了基体的显微硬度及耐磨性。在摩擦磨损过程中涂层和基体表面均生成了一层薄薄的耐磨氧化膜。     

超音速火焰喷涂铜基NiCrAlY涂层的高温性能

通过超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在铜基体上制备了NiCrAlY涂层,利用扫描电镜和能谱仪表征了涂层的微观形貌、孔隙率及氧化物成分。涂层在700、800和900°C下进行的24h恒温氧化试验表明涂层具有良好的抗高温氧化性。涂层分别能承受在600、700和800°C进行的水淬热震试验55、30和12次,可见其热稳定性较好。     

添加剂对等离子喷涂涂层性能的影响

利用等离子喷涂工艺制备涂层材料可以通过调节喷涂工艺参数来提高材料的性能,也可以通过少量助剂改善材料的内部组织结构,使涂层材料的物理及力学性能更加优良.本实验结果表明:通过调节添加剂SiO2的含量,可有效提高ZrO2陶瓷涂层材料的密度和韧性,降低涂层材料的气孔率,对抗弯强度的影响不大.     

等离子喷涂纳米二氧化锆涂层性能的研究

采用大气等离子喷涂技术,在镍基高温合金基体上制备了纳米氧化锆涂层.运用扫描电镜对涂层显微结构进行观察和分析,同时测试了涂层的显微硬度、结合强度扣热震性能.结果表明:纳米氧化锆涂层由完全融化区和部分融化区组成,孔隙率约为7%,显微硬度为655.81 HV,结合强度为54.37 MPa,在1 000℃下,可承受40次热循环,涂层无明显脱落现象.     

等离子喷涂碳化硼涂层热冲击性能研究

研究了等离子喷涂碳化硼涂层在不同能量密度的激光辐照下的耐热冲击与热蚀行为。结果表明：碳化硼涂层有较好的抗激光辐照熔融能力和耐热冲击性能。气孔率是影响碳化硼涂层抗热冲击能力的重要因素。在相同实验条件下,较低气孔率的涂层具有较大的热导系数和耐热冲击能力。     

等离子喷涂硅灰石涂层结构和性能的研究

采用等离子喷涂技术，在Ti-6Al-4V基体上制备了硅灰石涂层，利用SEM和XRD分析技术对涂层的形貌，结构和相组成进行了研究，按ASTMC－633标准对涂层的结合强度也进行了测试，将涂层试样浸泡于模拟体液中以评估其生物活性，利用SEM及配备的能谱仪（EDS），XRD和IR对浸泡后涂层表面产物的形貌，结构和相组成等进行了分析，结果表明，等离子喷涂硅灰石涂层具有粗糙的表面和层状结构，涂层内部存在一些气孔和微裂纹，涂层的主晶相是三斜晶系硅灰口，也存在玻璃相，硅灰石涂层和Ti-6Al-4V基体热膨胀系数相近，因此涂层和T-6Al-4V基体具有较高的结合强度，其值可达约39MPa，模拟体液浸泡试验显示，硅灰石涂层表面能形成含有碳酸根的羟基磷灰石层，这表明硅灰石涂层会有良好的生物活性，可作为生物活性涂层的候选材料。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层

羟基磷灰石由于具有优良的生物性能，被广泛应用于生物材料领域，而等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层是应用最为广泛的制各方法之一。在综合国内外文献的基础上，本文从羟基磷灰石的本征性能、喷涂工艺的影响、结合强度和梯度涂层等方面进行综述。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层

羟基磷灰石由于具有优良的生物性能，被广泛应用于生物材料领域，而等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层是应用最为广泛的制备方法之一。在综合国内外献的基础上，本从羟基磷灰石的本征性能、喷涂工艺的影响、结合强度和梯度涂层等方面进行综述。     

等离子喷涂陶瓷涂层综述

本文综述了利用等离子技术喷涂高性能陶瓷涂层的技术特点和应用情况以及几种热点陶瓷涂层的特性,指出了等离子技术喷涂陶瓷涂层中存在的问题,分析了可行的解决方法。     

等离子喷涂热障涂层的质量检验

对等离子喷涂制备的某高温部件的热障涂层进行检测和评定,提供了关于涂层厚度、微观结构、成分组成、结合强度、抗热冲击性能等性能的检测分析方法和分析结果。所采取的分析方法具有工程可行性和实用性,有助于了解、比较和控制高温部件热障涂层的内在质量状况及可能存在的缺陷,有助于对喷涂工艺的评价和优化。同时,亦可作为喷涂质量管理的一个有效途径。     

等离子喷涂Fe-W-B涂层的微观结构与性能研究

以水雾化Fe-W-B球状合金粉末为原料,在45#钢基体表面采用等离子喷涂技术制备Fe-W-B涂层。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、显微硬度计等对Fe-W-B涂层的微观结构、物相组成、元素分布、力学性能进行了研究。研究结果表明,Fe-W-B涂层呈层状堆叠结构,涂层较为致密均匀;涂层物相为α-Fe相,且衍射峰向小角度偏移,各元素分布均匀;涂层结合强度为23.1 MPa,断裂类型为涂层层间断裂;涂层硬度明显高于45#钢基体,分布在370~405 HV之间。     

真空热压温度对等离子喷涂涂层性能的影响

为提高钢材表面等离子喷涂涂层的性能,利用真空热压工艺对原始涂层进行处理,通过对比涂层内部结构、结合强度、显微硬度、摩擦性能,分析真空热压工艺对等离子喷涂涂层性能的影响。结果表明,经过热压处理后,离子喷涂涂层内部组织致密均匀,摩擦损失量变小,基体与涂层结合强度与平均显微硬度均增大,摩擦性能得到提升,改善了离子喷涂涂层的整体性能。     

等离子喷涂碳纤维增强氧化铝涂层制备及性能研究

以短切碳纤维和纳米氧化铝为原料,采用喷雾干燥方法制备了氧化铝和氧化铝-5 wt%碳纤维喷涂喂料;利用等离子喷涂工艺制备了氧化铝和氧化铝-5 wt%碳纤维涂层,并对所制备的涂层进行了力学性能和摩擦学性能对比分析;利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对喷涂喂料﹑涂层微观形貌及磨损形貌进行了表征。结果表明,运用喷雾干燥所制备的陶瓷喂料粒度分布均匀,且碳纤维存在于复合喂料中;所制备涂层各层间界面结合良好,且复合涂层中碳纤维与涂层结合良好。与无碳纤维的氧化铝涂层相比,碳纤维的加入使得涂层力学性能得到大幅度提高,且有效降低了涂层的摩擦系数﹑明显提高了涂层的耐磨性。     

等离子喷涂陶瓷涂层的界面研究

介绍了等离子喷涂陶瓷涂层的界面特征,综述了等离子喷涂涂层的界面物理化学特性,在此基础上总结提出涂层界面设计与控制的几个先进途径,并探讨了等离子喷涂陶瓷涂层的界面研究的重点与难点问题.     

等离子喷涂氧化锆涂层的表面处理

用热化学方法对等离子喷涂ＺｒＯ２涂层进行表面封孔及致密化处理．ＺｒＯ２涂层表面的孔隙率可明显下降到１％以下，硬度可从７．９２～１０．１７ＧＰａ提高到１０．７２～１２．６７ＧＰａ（１００ｇ载荷）．     

超音速等离子喷涂制备Cr_2O_3涂层的显微组织及抗热震性能(英文)

为了研制一种新型连铸结晶器材料,采用高效能超音速等离子喷涂技术在纯铜基体上制备了Cr2O3陶瓷涂层。使用X射线衍射、扫描电子显微镜、图形软件、彩色3D激光显微镜和显微硬度计对涂层进行了表征及分析,分别在450℃和600℃对涂层进行了热震试验。结果表明,涂层继承了起始粉末的物相,但是Cr2O3的结晶度有所差异;陶瓷涂层表面为良好熔化区和部分熔融颗粒组成的双态组织,涂层断口形貌为典型的片层状组织,涂层截面可见均匀分布的富铬带。涂层孔隙率为1.2%,表面粗糙度为4.763μm,Vickers显微硬度为1 628 MPa。试样在450℃和600℃分别经历了均值为127.4和58.6次热震循环后,其半球顶端出现大面积剥落,但圆柱主体部分完好,表明Cr2O3陶瓷涂层具备良好的抗热疲劳性能,超音速等离子喷涂适合于结晶器铜板表面涂层的制备。     

低气压等离子喷涂TiO2时涂层的电学性能研究

本研究通过改变低气压等离子喷涂TiO_2时的工艺参数,发现了氧化钛涂层还具有优良的导电性和光电流-电位特性。涂层的电导率与喷涂过程中TiO_2的失氧量成比例增加。涂层的光电流-电位特性依赖于涂层结构,当金红石型TiO_2涂层中含有适量的Ti_3O_5和Magneli(Ti_nO_(2-1),4≤n≤10)相时,表现出优良的光电流-电位特性,并与光强度成正比例关系。若涂层全部由金红石型TiO2或Ti_2O_3、Ti_3O_5和Magneli相组成时,光电流-电位特性消失。     

等离子喷涂氧化锆涂层的显微结构分析

利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析技术,表征了等离子喷涂氧化锆涂层的显微结构.结果表明:等离子喷涂氧化锆涂层是由典型的柱状晶粒组成的层状结构;柱状晶粒晶型发育完整,晶粒之间具有清楚晶界;涂层表面存在明显的完全熔融区和未熔融区;涂层中分布有一定的大气孔.涂层的主晶相是四方氧化锆,没有单斜氧化锆相存在;涂层中裂纹的扩展是穿晶断裂和沿晶断裂共存.